鹽酸洗井技術(shù)實(shí)例分析

周慶昌，邵晨曦，梅 洋

（肥城市打井隊(duì)，山東 肥城 271600）

1 機(jī)井設(shè)計(jì)

山東魯南某礦業(yè)有限公司為解決廠區(qū)辦公和生活用水，委托肥城市打井隊(duì)在其廠區(qū)打機(jī)井1眼，出水量不小于40m3/h。

機(jī)井設(shè)計(jì)四級(jí)成孔，設(shè)計(jì)開(kāi)孔直徑500mm，終孔直徑295mm，孔深750m，一、二、三級(jí)孔用8mm鋼制螺旋管密封，主要取奧陶系底層水。鉆井設(shè)備為SPJ-600型正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)。

2 成井工藝

一級(jí)管開(kāi)孔500mm至孔底58m處取砂礫巖石完整，下入Φ426mm×8mm螺旋管。螺旋管送至孔底后用“翻漿法”將水泥砂漿翻至井口實(shí)施密封。砂漿沉淀凝固48h后，取芯鉆進(jìn)。

二級(jí)管開(kāi)孔Φ385mm孔底至380.15m處，取完整砂巖巖心下入Φ377mm×8mm螺旋管，底口做密封處理。此段地層復(fù)雜施工難度較大，經(jīng)歷了白堊系、侏羅系、二疊系地層，其中含有紫紅色砂巖、紅色砂礫巖頁(yè)巖、棕紅色泥巖砂巖，其中砂巖夾層較厚、硬度大，鉆進(jìn)困難。中間含有棕紅色泥巖、頁(yè)巖和兩層煤巖。根據(jù)當(dāng)時(shí)施工難度，此段易縮孔、水含量少且渾濁，并要求用螺旋管封閉。

三級(jí)孔開(kāi)孔Φ345mm至孔底520.46m處，此段為石炭系地層，含頁(yè)巖、砂巖、灰?guī)r、中統(tǒng)以泥頁(yè)、巖鋁土巖為主。在517m處遇青灰色灰?guī)r，地層出現(xiàn)變化，下部為奧陶系。因?yàn)榇硕蔚貙雍心鄮r、頁(yè)巖和鋁土巖所以實(shí)施封閉。用反絲接頭將Φ325mm×8mm螺旋管送至孔底，底口做密封處理。螺旋管上部與Φ377mm螺旋管重疊。

四級(jí)孔為Φ295mm裸孔，520.46m以下為奧陶系地層，有青灰色灰?guī)r、黃色角礫狀泥灰?guī)r、青淺灰色白云質(zhì)和灰質(zhì)白云質(zhì)出現(xiàn)。

3 投放鹽酸前的抽水試驗(yàn)情況

根據(jù)施工要求，機(jī)井在520.46m以上全部用厚度8mm鋼制螺旋管封閉，520.46m以下奧陶系地層含水量及補(bǔ)集應(yīng)當(dāng)充沛。但在實(shí)際施工中出現(xiàn)了異常現(xiàn)象。從開(kāi)鉆到終孔，井口一直回水，水量明顯不足，但也應(yīng)按要求做抽水試驗(yàn)。通過(guò)實(shí)施抽水試驗(yàn)，該井最大上水量為33m3/h，3次抽水情況詳見(jiàn)表1。不能達(dá)到合同要求。

表1 抽水試驗(yàn)記錄表

由該次抽水試驗(yàn)記錄表得知：水井的單井出水量越來(lái)越多，動(dòng)水位復(fù)位時(shí)間越來(lái)越短。由此可判定，奧陶系中的石灰?guī)r和白云質(zhì)灰?guī)r，還有未疏通的巖石裂隙或者有泥巖、碎石堵塞水道。為解決這個(gè)問(wèn)題，效率最快的辦法就是利用鹽酸洗井。鹽酸在井下能與石灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。疏通水道，增加單井出水量。

4 鹽酸洗井實(shí)施過(guò)程及抽水試驗(yàn)情況

4.1 根據(jù)施工鑒定報(bào)告精確定位

機(jī)井內(nèi)投放鹽酸前一定要計(jì)算出投放準(zhǔn)確位置、數(shù)量及濃度，只有這樣才能讓鹽酸在井下發(fā)揮最大效用。鹽酸和灰?guī)r發(fā)生反應(yīng)比較強(qiáng)烈，所以下酸時(shí)一定要找準(zhǔn)石灰?guī)r與白云質(zhì)灰?guī)r的準(zhǔn)確位置，計(jì)算出井口到灰?guī)r的數(shù)值。鹽酸和水的比重是有差異的，鹽酸的濃度大于水的密度，因此在注入鹽酸時(shí)，一定要從灰?guī)r的上部開(kāi)始。

該井520.46m以上全部用螺旋管密封，在520.46m以下遇到巖層變化出現(xiàn)灰?guī)r，同時(shí)520.46m是螺旋管的底口，所以要避開(kāi)底口，根據(jù)鉆探地質(zhì)情況，初步確定第一次注酸在525m處開(kāi)始，第二次注酸應(yīng)在620m處。

根據(jù)做的抽水試驗(yàn)結(jié)果，目前單井出水量在30m3/h左右，下部巖石又正逢灰?guī)r地層，投入鹽酸后能夠增加出水量。

根據(jù)計(jì)算得出裸孔內(nèi)水的容積大約在15m3，所以投入7t鹽酸比較合理。

4.2 實(shí)施過(guò)程

鹽酸在投放過(guò)程中具有一定的危險(xiǎn)性，人員以及機(jī)井的外圍都要做好防護(hù)工作。參加人員全程佩戴手套、口罩、穿膠鞋，最好穿上防護(hù)衣。往井內(nèi)注酸時(shí)，廠家專業(yè)人員全程現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)。并由機(jī)長(zhǎng)協(xié)助注酸人員把鹽酸投放到具體位置。井外的操作臺(tái)和機(jī)電設(shè)備必須用塑料布遮擋，以防出現(xiàn)井噴現(xiàn)象，造成設(shè)備損毀。

按照設(shè)計(jì)注入鹽酸分兩次完成:第一次在525m處先投放3t。主要是觀察井內(nèi)的變化情況，是否會(huì)出現(xiàn)“井噴”現(xiàn)象。如未出現(xiàn)“井噴”，說(shuō)明鹽酸在井下和灰?guī)r反應(yīng)良好，生成的二氧化碳在水壓的作用下向其他巖層深入，串通了機(jī)井的集水面，發(fā)揮到了預(yù)想的效果。

第二次投放鹽酸與第一次間隔10h，主要是讓鹽酸在井下與灰?guī)r充分反應(yīng)，為第二次投放提前溶蝕。另一方面鹽酸與灰?guī)r的化學(xué)作用時(shí)間在6~8h。根據(jù)地質(zhì)情況，投放鹽酸的位置確定在620m處，因?yàn)樵谑┕さ陌鄨?bào)以及現(xiàn)場(chǎng)的巖心、巖粉判斷，620m以下有白云質(zhì)灰?guī)r發(fā)育。投放鹽酸結(jié)束后，機(jī)井內(nèi)逐漸有了沉悶的“砰砰”聲，聲音不太響，距離近了能夠聽(tīng)到，隨后又間隔10h，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)井孔有“井噴”現(xiàn)象，同時(shí)機(jī)井內(nèi)的聲音消失。于是在所有鹽酸反應(yīng)結(jié)束48h后，實(shí)施第二次抽水試驗(yàn)。

抽水試驗(yàn)前發(fā)現(xiàn)動(dòng)水位有了下降的變化，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)比原水位下降51m，洗井時(shí)實(shí)際動(dòng)水位定位在97m，完全符合周邊機(jī)井的動(dòng)水位，說(shuō)明鹽酸已發(fā)揮作用。

注酸前后抽水實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，注酸后的機(jī)井出水量明顯高于注酸前，該機(jī)井出水量由原來(lái)的不足30m3/h到注酸后不低于50m3/h。實(shí)踐證明，鹽酸洗井對(duì)出水量不足的灰?guī)r機(jī)井，效果明顯，該技術(shù)具有很高的推廣利用價(jià)值。

5 注意事項(xiàng)

鹽酸在注入井孔后，會(huì)迅速和碳酸鈣、碳酸鎂發(fā)生反應(yīng)，生成氯化鈣、氯化鎂以及二氧化碳和水，碳酸鈣和碳酸鎂易溶于水，巖石的裂隙會(huì)發(fā)生變化，能促使灰?guī)r裂隙、附近溶洞水道的疏通，使水的匯集多而順暢。同時(shí)生成的二氧化碳在井內(nèi)水壓的作用下，沿著水道四處釋放向更深處發(fā)展，使鹽酸的作用充分發(fā)揮，從而達(dá)到疏通水源的目的，增加單井出水量；反之，如果井內(nèi)確實(shí)沒(méi)有裂隙水或水量少，那么所形成的二氧化碳在水壓的作用下會(huì)發(fā)出“砰砰”的響聲，這種聲音會(huì)越來(lái)越清晰，直到二氧化碳和水夾雜著一些雜質(zhì)順著井孔噴出數(shù)米高，形成“井噴”現(xiàn)象，十分危險(xiǎn)。施工過(guò)程中，應(yīng)注意以下事項(xiàng)：1）施工時(shí)，應(yīng)將酸罐放在風(fēng)向的下游方向，以防酸味嗆鼻傷眼，施工人員應(yīng)采取相應(yīng)防護(hù)措施，以保證人身安全。2）畜飲水工程和養(yǎng)殖項(xiàng)目不適用本辦法，應(yīng)采取孔內(nèi)爆破或其他工藝處理。3）為防止鉆桿被鹽酸腐蝕，用完后應(yīng)及時(shí)用水沖洗。4）孔內(nèi)注酸滿足凈值反應(yīng)時(shí)間后應(yīng)相應(yīng)增加洗井時(shí)間，以最大限度地保證水質(zhì)。